Азот ( ) и фосфор ( ) являются элементами одной группы (VА группа или 15-я группа по современной классификации) и одного подсемейства периодической системы Д. И. Менделеева. Это обуславливает значительное сходство в их строении и химических свойствах. Общие черты в строении атомов Главное сходство между азотом и фосфором заключается в строении их внешнего электронного слоя.
- Количество валентных электронов: Оба атома имеют по 5 электронов на внешнем энергетическом уровне. Электронная конфигурация внешнего слоя выражается общей формулой . Распределение электронов: На внешнем уровне у обоих элементов находится одна спаренная электронная пара ( ) и три неспаренных электрона ( ). Согласно правилу Хунда, неспаренные электроны располагаются по одному на каждой из трех -орбиталей. Сходство свойств: Благодаря одинаковому числу валентных электронов, оба элемента проявляют схожие степени окисления: от (в соединениях с металлами и водородом) до (в соединениях с более электроотрицательными элементами, такими как кислород). Принадлежность к неметаллам: Оба элемента относятся к -семейству и являются типичными неметаллами.
Различия в строении атомов Несмотря на общую группу, элементы находятся в разных периодах, что вносит существенные различия в их физико-химические характеристики.
| Характеристика | Азот ( ) | Фосфор ( ) |
|---|---|---|
| Порядковый номер | 7 | 15 |
| Период | 2-й период | 3-й период |
| Заряд ядра ( ) | ||
| Число энергетических уровней | 2 уровня | 3 уровня |
| Радиус атома | Меньше | Больше |
| Электроотрицательность | Выше (3,0) | Ниже (2,1) |
| Наличие d-подуровня | Отсутствует | Имеется свободный -подуровень |
Особенности валентных возможностей Различие в количестве энергетических уровней ведет к важному химическому последствию:
- Азот: На втором уровне нет -подуровня. Поэтому азот не может «распаривать» свои электроны. Его максимальная ковалентность равна 4 (три связи по обменному механизму и одна по донорно-акцепторному). Фосфор: У фосфора на третьем уровне есть свободные -орбитали. При переходе в возбужденное состояние один электрон с -подуровня может перейти на -подуровень. В результате у фосфора становится 5 неспаренных электронов, и он может образовывать 5 ковалентных связей (например, в ).
Резюме Общим для азота и фосфора является строение внешнего электронного уровня ( ), что определяет их нахождение в одной группе и сходство химической природы. Основные различия связаны с увеличением радиуса атома и появлением вакантного -подуровня у фосфора. Я могу составить для вас таблицу сравнения свойств их высших оксидов и кислот, чтобы закрепить понимание темы. Хотите, чтобы я это сделал?